andrzej k - Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w

andrzej k - Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w

Nowiny Lekarskie 2008, 77, 1, 50–55
BOGNA GRYSZCZYŃSKA, MARIA ISKRA
WSPÓŁDZIAŁANIE ANTYOKSYDANTÓW EGZOGENNYCH I ENDOGENNYCH
W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA
INTERACTION BETWEEN EXOGENOUS AND ENDOGENOUS ANTIOXIDANTS IN THE HUMAN BODY
Zakład Chemii Ogólnej
Katedra Chemii i Biochemii Klinicznej
Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik Zakładu: dr hab. n. med. Maria Iskra
Streszczenie
Powstawanie wysoce reaktywnych form tlenu (rft) oraz wolnych rodników w organizmach żywych jest wynikiem wielu
zachodzących w nim niezbędnych reakcji biochemicznych. Ze względu na ich wysoką reaktywność oraz zdolność do uszkadzania
komórek
i tkanek, organizm ludzki wyposażony został w enzymy o działaniu antyoksydacyjnym chroniące przed niekorzystnymi efektami
reakcji wolnorodnikowych. Wyniki badań epidemiologicznych i klinicznych wskazują, że substancje egzogenne mogą również
chronić organizm przed działaniem reaktywnych form tlenu.
Rolę taką spełniają antyoksydanty dostarczane do organizmu wraz z produktami żywnościowymi, takimi jak czerwone wino, zielona
herbata, owoce i warzywa, bogate w związki polifenolowe. Zainteresowanie tymi składnikami żywności i ich korzystnym wpływem
na zdrowie nie słabnie. Wiele z nich obniża ryzyko wystąpienia chorób serca, raka, alergii, a także może działać przeciwzapalnie.
Wyniki wielu badań wskazują na związek między spożywaniem żywności i napojów bogatych w polifenole a ich profilaktyczną rolą
związaną z aktywnością antyoksydacyjną.
Antyoksydanty pochodzenia egzogennego mogą wpływać na aktywność układu redoks i całkowitą zdolność antyoksydacyjną
organizmu, choć wzajemne oddziaływania między związkami polifenolowymi i enzymami oraz innymi antyoksydantami nadal
wymagają wielu badań.
Niniejsza praca przedstawia wzajemne oddziaływania pomiędzy antyoksydantami egzogennymi oraz enzymami i innymi
niskocząsteczkowymi antyoksydantami endogennymi obecnymi w organizmie człowieka. Zwrócono uwagę na współdziałanie
witaminy
E
i C, Cu,Zn-SOD i Cp, polifenoli z GPx, SOD i CAT oraz rolę wolnych jonów Fe(II)/Fe(III) w prawdopodobnej zmianie
antyoksydacyjnych właściwości polifenoli na prooksydacyjne.
SŁOWA KLUCZOWE: związki polifenolowe, witamina E, witamina C, selen, enzymy antyoksydacyjne.
Summary
Production of the highly reactive oxygen-containing species (ros) is a normal consequence of a variety of essential biochemical
reactions. Human body is equipped with antioxidant enzymes capable to protect against highly reactive free radical species and their
potential damage to cell and tissues. Clinical trials and several epidemiologic studies suggest that exogenous substances can also play
a protective role against the reactive oxygen species in the human body.
A similar effect is produced by some components of dietary beverages and products rich in polyphenolic compounds, such as red
wine, green tea, fruit and vegetables. An increasing interest is noted in health benefits of polyphenol-rich food, because many of them
may reduce the risk of cardiovascular heart diseases, cancer, allergy and inflammation. Results of many studies have suggested an
association between consumption of polyphenol-rich food and beverages and their prophylactic role. Their beneficial effect is connected with the antioxidant activity. The interaction between phenolic compounds of biological significance and enzymes in plasma
or other antioxidants of biological fluids and tissues are poorly recognized. Supplementation of humans with the exogenous antioxidants may affect the activity of the redox system and the total antioxidant status of the body.
This review shows the interaction between exogenous antioxidants of biological significance and enzymes and low molecular weight
antioxidants in the human body and the role of free ions Fe(II)/Fe(III). The relationship between vitamin E and C, Cu, Zn-SOD, polyphenols and GPx, SOD, CAT is presented. Possible change of antioxidant to prooxidant properties of polyphenols is also discussed.
KEYWORDS: polyphenolic compounds, vitamin E, vitamin C, selenium, antioxidant enzymes.
Antyoksydanty egzogenne
Związkami dostarczanymi do organizmu z dietą i
wykazującymi właściwości antyoksydacyjne są witaminy
A, C, E, -karoten oraz związki należące do grupy
polifenoli. Witamina C dostarczana jest do organizmu
wraz
z pożywieniem. Jej stężenie zależy od sposobu
odżywiania, przebytych chorób i natężenia procesów
metabolicznych. Reaktywność witaminy C wobec O2•-,
H2O2, •OH, HOCl, rodników nadtlenkowych i tlenu
singletowego jest możliwa dzięki silnie redukującym
właściwościom. Witamina E (α – tokoferol) chroni przed
Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka
utlenieniem
fosfolipidy
obecne
w
błonach
komórkowych, lipidach i lipoproteinach, utrzymuje
odpowiedni potencjał oksyredukcyjny, zmiata wolne
rodniki organiczne, wygasza tlen singletowy. Głównymi
postaciami witaminy A dostarczanymi do organizmu są
estry
retinolu
i prowitaminy, głównie β-karotenu. Karotenoidy
posiadają zdolność wygaszania tlenu singletowego,
reagują
z organicznymi rodnikami powstającymi w wyniku
peroksydacji lipidów chroniąc komórki przed
nowotworami i starzeniem się.
Aktywność antyoksydacyjna flawonoidów wynika
przede wszystkim z obecności i odpowiedniego
położenia względem siebie grup hydroksylowych,
metylowych i połączeń glikozydowych [1]. Obok
flawonoidów znaczącą grupę stanowią kwasy
polifenolowe,
zwłaszcza
pochodne
kwasu
hydroksybenzoesowego
(kwas
galusowy,
kwas
protokatechowy) i hydroksycynamonowego (kwas
kawowy, kwas p-kumarowy, kwas ferulowy). Zawartość
pochodnych
kwasu
hydroksybenzoesowego
w truskawkach, malinach, jeżynach oraz herbacie,
szczególnie bogatej w kwas galusowy, jest znacząca, a
niewielka w roślinach jadalnych. Natomiast kwasy
hydroksycynamonowe
są
znacznie
bardziej
rozpowszechnione wśród roślin, dominują w zbożach i
owocach.
Właściwości antyoksydacyjne polifenoli
Rozwój
badań
nad
właściwościami
antyoksydacyjnymi związków polifenolowych był
związany z poszukiwaniem przyczyn istotnej różnicy w
częstości występowania chorób układu sercowonaczyniowego
między
mieszkańcami
krajów
śródziemnomorskich
i
krajów
wysokouprzemysłowionych Europy Zachodniej. Badania
prowadzone w roku 1970 w ramach projektu Seven
Countries Study wykazały niższą zachorowalność na
chorobę wieńcową w krajach śródziemnomorskich, co
przypisano charakterystycznemu dla tego regionu
Europy sposobowi odżywiania [2]. Natomiast w roku
1979 St. Leger i współpracownicy zaobserwowali
odwrotną zależność między umieralnością na choroby
serca
a
spożyciem wina [3]. Określenie „francuski paradoks”
wprowadzone przez Richarda w 1987 roku miało na celu
podkreślić, iż pomimo spożywania znacznej ilości
tłuszczy zwierzęcych, Francuzi rzadziej chorują na
miażdżycę w porównaniu z mieszkańcami innych krajów
Europy Zachodniej, co może być związane ze znacznym
spożyciem czerwonego wina [4]. Kolejne podejmowane
projekty badawcze miały na celu wyjaśnienie
szczególnych właściwości czerwonego wina. Okazało
się, iż jest ono bogate w związki polifenolowe,
szczególnie resweratrol i kwercetynę, dzięki którym
wykazuje właściwości antyoksydacyjne, rozszerzające
naczynia krwionośne i przeciwzapalne [5, 6]. Działanie
51
takie przejawia się przede wszystkim w regulacji
stężenia lipoprotein dużej i małej gęstości (HDL i LDL),
zapobieganiu utleniania LDL, hamowaniu adhezji i
agregacji płytek krwi [7].
Intensyfikacja badań nad związkami polifenolowymi
i wyjaśnienie przyczyn i mechanizmów korzystnego
działania czerwonego wina na organizm człowieka
spowodowało, iż zainteresowanie tą grupą związków nie
słabnie. Poszukiwane są przede wszystkim nowe
polifenolie oraz ich źródła, a także badane są ich
antyoksydacyjne właściwości w kierunku zapobiegania
lub ograniczania rozwoju różnych chorób.
Innym bardzo bogatym źródłem tej grupy związków
jest czekolada [8]. Zaobserwowano, iż przechowywanie
czekolady nie wymaga stosowania dodatkowych
antyoksydantów, ponieważ taką rolę pełnią właśnie
obecne w niej polifenole. Waterhouse wykazał, iż
filiżanka gorącej czekolady, 18 g kakao lub 30 g
czekolady posiada aktywność przeciwutleniającą
odpowiadającą 100 ml czerwonego wina [9]. Dzięki dużej
zawartości flawonoidów (tabliczka czekolady mlecznej o
masie 100 g zawiera 170 mg flawonoidów i flawanoli
[10]), czekolada może obniżać ryzyko wystąpienia chorób
serca (tab. 1.).
Innym bogatym źródłem związków polifenolowych są
owoce jagodowe, bardzo wysoko cenione przez dietetyków
ze względu na bogactwo witamin oraz związków
mineralnych. Aktywność przeciwutleniająca związana ze
stężeniem polifenoli w poszczególnych gatunkach owoców,
zależy przede wszystkim od ich odmiany, sposobu uprawy,
warunków klimatycznych, stopnia dojrzałości i nierzadko
od części owocu. Wykazano, iż maleńkie pesteczki w
zewnętrznej części owocu truskawki, stanowiące zaledwie
1% masy owocu, zawierają 11% ogólnej zawartości
związków fenolowych, a ich aktywność antyoksydacyjna
stanowi 14% aktywności całkowitej tego owocu [15].
Wykazano, iż zawartość kwasu kawowego, p-kumarowego
oraz ferulowego jest największa w młodych owocach
czarnej porzeczki, truskawki czy maliny i maleje w miarę
ich dojrzewania. Odwrotną sytuację obserwuje się w
przypadku antocyjanin, których poziom w dojrzałych
owocach jest znacznie wyższy w porównaniu z młodymi.
Podobnie jak antocyjanidyny zachowują się flawonole:
kwercetyna i mirycytyna [16]. Po dokonaniu zbioru
największy wpływ na stężenie polifenoli wykazuje sposób i
czas ich przechowywania [17]. Wiele doniesień
literaturowych wskazuje na to, iż związki z grupy polifenoli
obecne w owocach jagodowych wykazują właściwości
przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwbólowe,
obniżające ciśnienie krwi i uodporniające skórę na
szkodliwe działanie promieniowania UV [18].
Prooksydacyjne
polifenolowych
właściwości
związków
Mimo iż korzystne właściwości związków
polifenolowych zostały niejednokrotnie udowodnione, w
piśmiennictwie wskazuje się, że w określonych
warunkach biochemicznych mogą one wykazywać
Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra
52
Tab. 1. Wybrane projekty badawcze oceniające właściwości prewencyjne czekolady i kakao w chorobach sercowo-naczyniowych
Table 1. The preventive properties of chocolate and cocoa in cardiovascular diseases. The chosen Feeding Trials
Autor
Rok
Liczba
uczestników projektu
Czas trwania
codziennie,
2 tygodnie
Osakabe [11]
2001
15
Mursu [12]
2004
45
codziennie,
3 tygodnie
Grassi [13]
2005
15
codziennie,
15 dni
Fraga [14]
2005
28
codziennie,
14 dni
aktywność prooksydacyjną. Galati i współpracownicy
dowiedli, iż semichinonowe rodniki polifenoli
zawierających ugrupowanie katecholowe w swej
strukturze (kwas kawowy, kwercetyna) mogą łatwiej
utleniać
askorbinian,
w
porównaniu
z
ich
odpowiednikami zawierającymi pierścień fenolowy
(kwas p-kumarowy, kempferol) [19]. Wykazali także, iż
flawonoidy zawierające w swej strukturze pierścień
katecholowy, nie zawierające jednak 2–3 wiązań
podwójnych znacznie słabiej katalizują utlenianie
askorbinianu.
Utlenianie
wewnątrzkomórkowego
askorbinianu przez kwercetynę i kampferol może
wskazywać na to, iż rodniki semichinonowe tych
flawonoidów są prawdopodobnie odpowiedzialne za
wyczerpanie askorbinianu w hepatocytach. Związki
polifenolowe obecne w diecie, zawierające pierścienie
fenolowe, mogą być metabolizowane przez peroksydazę do
rodników fenolowych mających charakter prooksydacyjny,
które są na tyle reaktywne, aby utleniać GSH i NADH w
hepatocytach. Inkubacja komórek wątrobowych ze
związkami polifenolowymi zawierającymi pierścienie
fenolowe prowadziła do utlenienia GSH do GSSG,
natomiast
reakcja
prowadzona
ze
związkami
polifenolowymi zawierającymi ugrupowanie katecholowe
obniżyła stężenie GSH poprzez formowanie konjugatów
z GSH. Badacze zaobserwowali również, że polifenole
zawierające fenolowe pierścienie znacznie łatwiej utleniają
ludzką oksyhemoglobinę oraz przyczyniają się do hemolizy
erytrocytów.
Cao i współpracownicy udowodnili, iż te same
flawonoidy mogą wykazywać silne właściwości
antyoksydacyjne, jak i również prooksydacyjne, co
uzależnione jest od ich stężenia i źródła wolnych rodników.
Prooksydacyjne właściwości flawonoidów ujawniały się
Sposób podawania
kakao (36 g/ dzień) vs. cukier
ciemna czekolada,
ciemna czekolada wzbogacona w
polifenole vs. biała czekolada
ciemna czekolada
(100 g, 500 mg polifenoli) vs.
biała czekolada
(90 g, 0 mg polifenoli)
mleczna czekolada
(105 g, 168 mg flawanoli) vs.
czekolada (< 5 mg flawanoli)
Wyniki
Obniżenie utleniania
LDL
wzrost stężenia HDL
niższe skurczowe
ciśnienie krwi,
wzrost wrażliwości
na insulinę, obniżenie
insulinooporności
niższe średnie
ciśnienie krwi,
obniżenie stężenia
cholesterolu frakcji
LDL, obniżenie
stężenia markerów
stresu oksydacyjnego
w przypadku
czekolady o dużym
stężeniu flawanoli
również w obecności jonów metali przejściowych. Wykazali
oni, iż aktywność antyoksydacyjna oraz aktywność
prooksydacyjna flawonoidów inicjowana przez jony Cu+2
ściśle zależy od ich struktury [20]. Flawony i flawanony,
które w swych strukturach nie posiadają ugrupowania OH
nie wykazały ani aktywności antyoksydacyjnej ani
prooksydacyjnej
inicjowanej
Cu+2.
O-metylacja i prawdopodobnie inne O-modyfikacje
flawonoidów inaktywują ich aktywność antyoksydacyjną i
prooksydacyjną. W żywności flawonoidy występują przede
wszystkim jako O-glikozydy, w których to cukier
przyłączony jest do węgla C-3. Inaktywacja prooksydacyjnej
aktywności flawonoidów, inicjowanej przez metale
przejściowe, poprzez metylację lub glikozydowe
modyfikacje tych związków może więc mieć fizjologiczne i
farmakologiczne znaczenie. Wydaje się, iż taka aktywność
prooksydacyjna flawonoidów oraz innych antyoksydantów
(kwas askorbinowy, α-tokoferol) inicjowana jonami Cu+2
nie ma większego znaczenia in vivo, gdzie jony Cu+2
powinny być w dużym stopniu związane. Wyniki uzyskane
przez innych badaczy potwierdziły hipotezę, iż obecność
jonów metali przejściowych może sprzyjać ujawnianiu się
właściwości prooksydacyjnych związków polifenolowych,
czego dowodem jest zdolność katalizowania procesów
degradacji DNA i modyfikacji zasad purynowych i
pirymidynowych przez kwas kawowy i kwercetynę [21, 22,
23]. Mechanizm reakcji obrazującej prooksydacyjną
aktywność kwercetyny zaproponował Hodnick sugerując, iż
autooksydacja kwercetyny oraz powstawanie rodników
kwercetyny poprzez interakcje z mitochondrialnym
transportem elektronów prowadzi do powstania O2•-.
Kwercetyna może redukować jony Fe(III) do Fe(II), co
sprzyja generowaniu najbardziej reaktywnego rodnika
Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka
hydroksylowego •OH w reakcji Fentona i Habera-Weissa
[24].
Rys. 1. Udział kwercetyny w generowaniu wolnych rodników
w obecności O2 lub Fe(III) [24].
Fig. 1. The participation of quercetin in generation of free
radicals in presence of O2 or Fe(III) [24].
Współdziałanie antyoksydantów egzogennych
i endogennych
Wysoce wyspecjalizowany enzymatyczny system
obronny organizmu, w skład którego wchodzą
wewnątrzkomórkowa
(Cu,
Zn-SOD)
oraz
mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa (Mn-SOD),
wewnątrzkomórkowa, żołądkowo-jelitowa i osoczowa
peroksydaza glutationowa (GPx) oraz katalaza T i
kataliza (CAT), wspomagany jest również przez
metalotioneinę,
albuminę,
ceruloplazminę
oraz
antyoksydanty niskocząsteczkowe, takie jak: glutation,
kwas moczowy, melatoninę, bilirubinę oraz żeńskie
hormony płciowe.
Witamina E i C
Ochrona organizmu przed reaktywnymi formami
tlenu często wiąże się ze współdziałaniem
antyoksydantów hydrofobowych z hydrofilowymi, a
także współpracą enzymów antyoksydacyjnych z
antyksydantami
małocząsteczkowymi
oraz
antyoksydantów endogennych z egzogennymi [25].
Przykładem
współpracy
antyoksydantów
hydrofobowych i hydrofilowych jest zdolność
regeneracji rodnika tokoferylowego przez askorbinian.
Bruno i współpracownicy wykazali, iż przyspieszony
ubytek
stężenia
 i  -tokoferolu w organizmie palacza jest wynikiem
stresu oksydacyjnego [26]. Zapotrzebowanie na obie
witaminy u palaczy jest dużo większe w porównaniu z
osobami niepalącymi. Podawanie palaczom witaminy C
w dawce 500 mg przez 2 tygodnie znacznie spowolniło
proces utraty witaminy E (odpowiednio o 25% dla tokoferolu i 45% -tokoferolu). Obserwacje te
potwierdzają hipotezę, iż kwas askorbinowy regeneruje
rodnik tokoferylowy do tokoferolu przedłużając w ten
sposób jego okres półrozpadu. Dzięki ułożeniu grupy
chromanowej cząsteczki tokoferolu na granicy faz
możliwe jest jej oddziaływanie
obecnym w fazie wodnej.
53
z
askorbinianem
Rys. 2. Współdziałanie witaminy C i E w zmiataniu wolnych
rodników [26].
Fig. 2. Interaction of vitamin C and E in free radicals scavenging [26].
Witamina E i Se
Właściwości antyoksydacyjne selenu uwarunkowane są
przede wszystkim jego rolą jako niezbędnego składnika
centrum aktywnego peroksydazy glutationowej [27].
Wskazuje się także na zdolność Se do regeneracji witaminy
E w układach biologicznych. Wykazano bowiem, iż
wzbogacanie mięsa mieszaniną witaminy E i Se w celu
zahamowania procesów oksydacyjnych, a w konsekwencji
stabilizacji barwy, jest bardziej efektywne niż samą
witaminą E czy Se [28]. Postuluje się, że Se i witamina E
mogą odgrywać istotną rolę w zapobieganiu raka prostaty.
Badania prowadzone w ramach projektu The AlphaTocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention (ATBC)
Trial wykazały, że podawanie 50 jednostek witaminy E
dziennie spowodowały statystycznie istotne obniżenie
ryzyka wystąpienia raka prostaty u palaczy [29]. Natomiast
takiej zależności nie stwierdzono w ramach programu The
Heart Outcomes Prevention Evaluation (HOPE) Trial mimo
podawania witaminy E w jeszcze wyższej dawce 400 IU.
Należy zadać sobie pytanie czy palenie papierosów nie jest
jednak
czynnikiem
ograniczającym
właściwości
prewencyjne witaminy i czy nie są one silnie skorelowane z
jej dawką. Dowodem wskazującym na silne właściwości
prewencyjne Se są wyniki uzyskane w The Nutritional
Prevention of Cancer (NPC) Trial, świadczące o 52%
obniżeniu ryzyka wystąpienia raka prostaty u mężczyzn,
którzy przyjmowali 200 g Se/dzień średnio przez 6,4 lat.
W ramach projektu VITamins And Lifestyle (VITAL)
mającego na celu ocenę wpływu suplementacji witaminy E
i Se na obniżenie ryzyka wystąpienia raka prostaty,
uzyskano odwrotną zależność między suplementacją
witaminy E oraz stopniem zawansowania choroby
zaobserwowaną tylko w grupie niepalących oraz byłych
palaczy. Podobnej zależności nie stwierdzono w
odniesieniu do selenu. Rozbieżne wyniki uzyskane w
różnych projektach badawczych sugerują, iż wielkość
dawki witaminy E nie jest bez znaczenia i może ona
odgrywać decydująca rolę. Ustalenie korzystnej dawki
wydaje się bardzo zasadne także z powodu literaturowych
doniesień wskazujących na niekorzystne oddziaływanie
Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra
54
witaminy E, w dawkach powyżej 400 IU [30, 31]. Trudność
w porównywaniu wyników badań oceniających wpływ
witaminy E spożywanej z dietą oraz suplementowaną na
różne schorzenia związana jest z różnicą w stosowanych
stężeniach, a także z jej przyswajalnością. Podobnie jest z
Se, gdyż mimo wielu źródeł tego pierwiastka w pożywieniu
(zboża, produkty mleczne, jaja, drób, ryby), trudno jest
ocenić stężenia, w jakich zostaje on przyswojony przez
organizm. Utrudnienia te są ściśle związane z różnicami w
jego zawartościach w glebach i wodach całego świata, a co
za tym idzie w pożywieniu.
SOD i Cp
Warto również wspomnieć o współdziałających ze
sobą enzymach katalizujących rozkład reaktywnych
form tlenu. Istotne są nie tylko korzyści dla organizmu
wynikające ze współdziałania SOD i enzymów
rozkładających generowany przez nią nadtlenek wodoru,
ale
i wzajemne uzupełnianie się w sytuacji wzmożonego
wykorzystania czy zmniejszonej syntezy białka
enzymatycznego.
Iskra [32] wykazała, iż niedokrwienie umiarkowane
oraz krytyczne kończyn dolnych u mężczyzn z
miażdżycą tętnic wywiera wpływ na aktywność
ceruloplazminy, stężenie Cu w surowicy oraz aktywność
Cu,Zn-SOD w erytrocytach. Wzrost aktywności
ceruloplazminy oraz stężenia Cu w porównaniu z grupą
kontrolną związany jest reakcją ostrej fazy towarzyszącą
stanowi zapalnemu w niedokrwieniu krytycznym.
Aktywność Cu,Zn-SOD w erytrocytach również wzrasta,
ale tylko w przypadku niedokrwienia umiarkowanego.
Nagły spadek aktywności tego enzymu w niedokrwieniu
krytycznym prawdopodobnie związany jest ze
zwiększonym wykorzystaniem i osłabioną syntezą tego
enzymu. W związku ze wzrastającą aktywnością
ceruloplazminy w obu stopniach niedokrwienia w
porównaniu z grupą kontrolną, można przypuszczać, iż
w niedokrwieniu krytycznym to właśnie ceruloplazmina
przejmuje rolę głównego antyoksydanta we krwi.
Polifenole i enzymy antyoksydacyjne
Enzymatyczny system antyoksydacyjny wspomagany
jest również przez polifenole. Wykazano bowiem, że
kurkumina i kwercetyna powodują wzrost aktywności GPx,
SOD, CAT in vivo i in vitro [33, 34]. Molina i
współpracownicy [35] zaobserwowali, że długotrwałe
podawanie etanolu (5 g/kg masy ciała) myszom
spowodowało znaczący wzrost stężenia utlenionego
glutationu (GSSG) oraz wzmagało proces peroksydacji
lipidów, przy równoczesnym obniżeniu aktywności CAT,
SOD i GPx. Okazuje się, że proces uszkodzenia wątroby
inicjowany przez etanol ma podłoże wolnorodnikowe.
Suplementacja kwercetyny przez podawanie etanolu
wpłynęła
na
wzrost
aktywności
CAT
i GPx. Zaobserwowano również wzrost poziomu GSH,
spadek stężenia produktów peroksydacji lipidów oraz
zmniejszenie poziomu GSSG. Choć mechanizm
współdziałania kwercetyny i GPx nie jest poznany,
przypuszcza się, iż jest to wynik współdziałania obu
antyoksydantów, czego potwierdzeniem może być wzrost
poziomu GSH silnie związany ze podawaniem kwercetyny
oraz indukowanie wzrostu aktywności GPx przez glutation.
Sugeruje się również, że kwercetyna może przerywać ciąg
reakcji wolnorodnikowych w warstwie lipidowej komórki a
także chelatować jony metali przejściowych zapobiegając
inicjowanym przez nie reakcjom generującym wolne
rodniki. Takiej zależności nie zaobserwowano u myszy,
którym kwercetynę podawano dopiero po spożyciu etanolu.
Duże ilości RFT generowane są w momencie reperfuzji
i w ciągu kilku pierwszych minut po tym zdarzeniu.
Uszkodzenia białek, lipidów i kwasów nukleinowych
będące wynikiem tego procesu stwierdzono przede
wszystkim w takich narządach, jak: serce, jelito, nerka i
wątroba [33]. Wykazano, że enzymy antyoksydacyjne
(SOD, CAT) mogą znacznie zmniejszać, a nawet
zapobiegać uszkodzeniom tych narządów w wyniku
niedokrwienia/reperfuzji, co ma ogromne znaczenie przy
transplantacji narządów. Ekspresja tych enzymów, a także
ich aktywność w tkankach, może być zwiększona przez
kurkuminę. Ten polifenol pochodzenia roślinnego, główny
składnik kurkumy może spowalniać proces peroksydacji
lipidów, obniżać stężenie MDA, co może sugerować, iż
wpływa ona na wzrost aktywności enzymów
antyoksydacyjnych w wątrobie po jej uszkodzeniu w
wyniku niedokrwienia/reperfuzji.
Melatonina
Jak wykazały doświadczenia, melatonina efektywnie
hamuje procesy utleniania lipidów, białek i DNA [36],
może także pośredniczyć w stymulowaniu aktywności
antyoksydacyjnej enzymów. Badania prowadzone przez
Gitto i współpracowników [37] miały na celu ocenić
efektywność współdziałania melatoniny, glutationu,
witaminy C i E w zapobieganiu procesu peroksydacji
lipidów inicjowanego przez H2O2 i FeSO4 w wątrobie
szczurów. Wykazano, że połączenie melatoniny z innymi
antyoksydantami wyraźnie redukuje ten proces. Okazało się
również, że jest to działanie synergicznie, ponieważ
ochrona przed peroksydacją lipidów inicjowaną jonami
Fe(II) była istotnie wyższa, nawet przy niskich stężeniach
melatoniny,
w
porównaniu
z układami, w których analizowano wpływ każdego
antyoksydanta osobno. Zwrócono także uwagę na to, iż w
takich warunkach witamina C może wykazywać działanie
prooksydacyjne, w zakresie stężeń 25–2000 μM promowała
bowiem peroksydację lipidów. Co ciekawe, kiedy do
układu modelowego dodano melatoninę nawet w
najniższych analizowanych stężeniach, zaobserwowano
silny efekt antyoksydacyjny, który wzrastał wraz z
podwyższaniem jej stężenia. Prawdopodobnie witamina C
może przyczyniać się do regeneracji melatoniny, co
tłumaczy synergiczny sposób oddziaływana obu
antyoksydantów.
Mimo, iż zainteresowanie tematyką związków o
charakterze antyoksydacyjnym do dziś nie słabnie, wiele
kwestii zostaje jeszcze niewyjaśnionych. Choć
Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka
mechanizmy reakcji antyoksydacyjnych z udziałem
związków polifenolowych są dość dobrze poznane in
vitro, ich współdziałanie in vivo wymaga jeszcze wielu
badań. Przede wszystkim wyjaśnień wymagają
mechanizmy współdziałania antyoksydantów w walce z
wolnymi rodnikami, a także warunki sprzyjające
ujawnianiu się właściwości prooksydacyjnych, co
pozwoli w przyszłości lepiej zrozumieć ich dwojaką
naturę.
Piśmiennictwo
1. Mrózek-Ryszawa N., Kawczyńska-Dróżdż A., Biernacka B.
i wsp.: Roślinne polifenole-przeciwutleniacze na które
czekamy? Czyn. Ryzyka, 2008, 2, 73-87.
2. Keys A.: Coronary heart disease in seven countries.
Circulation, 1970, 41.
3. St Leger A.S., Cochrane A.L., Moore F.: Factors associated
with cardiomortality in developer countries with particular
reference to the consumption of wine. Lancet, 1979, 10171023.
4. Renaud S., de Lorgeril M., Delaye J. et al.: Cretan
mediterranean diet for prevention of coronary heart disease.
Am. J. Din. Nutr., 1995, 61, 1360S-7S.
5. Ignatowicz E., Baer-Dubowska W.: Resveratrol, a natural
chemopreventive agent against degenerative diseases. Pol. J.
Pharmacol., 2001, 53, 557-569.
6. Olas B., Wachowicz B.: Resveratrol, a phenolic antioxidant
with effects on blond platelet function. Platelets, 2005, 26,
251-260.
7. Frankel E.N., Kanner J., German J.B. et al.: Inhibition of
oxidation of human low-density lipoprotein by phenolic
substanses in red wine. Lancet, 1993, 341, 454-457.
8. Ding E.L., Hutfless S.M., Ding X. et al.: Chocolate and
prevention of cardiovascular disease: a systematic review.
Nutr. Metab., 2006, 3:2, 1-12.
9. Waterhouse A.L., Shirley J.R., Donovan J.L.: Antioxidants
in chocolate. Lancet, 1996, 348, 834.
10. Steinberg F.M., Bearden M.M., Keen C.L.: Cocoa and
chocolate flavonoids: implications for cardiovascular health.
J. Am. Diet. Assoc., 2003, 103, 215-223.
11. Osakabe N., Baba S., Yasuda A. et al.: Daily cocoa intake
reduces the susceptibility of low-density lipoprotein to
oxidation as demonstrated in healthy human volunteers.
Free Radic. Res., 2001, 34(1), 93-99.
12. Mursu J., Voutilainen S., Nurmi T. et al.: Dark chocolate
consumption increases HDL cholesterol concentration and
chocolate fatty acids may inhibit lipid peroxidation in
healthy humans. Free Radic. Biol. Med., 2004, 37(9), 13511359.
13. Grassi D., Lippi C., Necozione S. et al.: Short-term
administration of dark chocolate is followed by a significant
increase in insulin sensitivity and a decrease in blood
pressure in healthy persons. Am. J. Clin. Nutr., 2005, 81(3),
611-614.
14. Fraga C.G., Actis-Goretta L., Ottaviani J.L. et al.: Regular
consumption of a flavonol-rich chocolate can improve
oxidant stress in young soccer players. Clin. Dev. Immunol.,
2005, 12(1), 11-17.
15. Kłopotek Y., Otto K., Böhm V.: Processing strawberries to
different products alters contents of vitamin C, total
phenolics, total anthocyanins, and antioxidant capacity. J.
Agric. Food Chem., 2005, 53, 5640-5646.
55
16. Starke H., Harmann K.: Change in flavonol concentration
during fruit development. Z. Lebens. Unters. Forsch., 1976,
161, 131-135.
17. Häkkinen S.: Flavonols i phenolic acids in berries and berry
products. Medical Sciences, 2000, 221, 1-93.
18. Niedworak J., Brzozowski F.: Badania nad biologicznymi
i fitoterapeutycznymi właściwościami antocyjanin aronii
czarnoowocowej E. Post. Fitoter. 2001, 5, 1.
19. Galati G., Sabzevari O., Wilson J. X. et al.: Prooxidant
activity and cellular effects of the phenoxyl radicals of
dietary flavonoids and other polyphenolics. Toxicology,
2002, 177, 91-104.
20. Cao G., Sofic E., Prior R. L.: Antioxidant and prooxidant
behavior of flavonoids: structure-activity relationship. Free
Radic. Biol. and Med., 1997, 22, 749-760.
21. Sahu S.C., Washington M.C.: Quercetin-induced lipid peroxidation and DNA damage in isolated rat-liver nuclei.
Cancer Lett., 1991, 58, 75-79.
22. Said Ahmed M., Fazal F., Rahman A. et al.: Activities of
flavonoids for the cleavage of DNA in the presence of
Cu(II): correlation with generation of active oxygen species.
Carcinogenesis, 1992, 13, 605-608.
23. Yoshino M., Haneda M., Naruse M. et al.: Prooxidant
activity of flavonoids: copper dependent strand breaks and
the formation of 8-hydroxy-2`-deoxyguanosine in DNA.
Mol. Genet. Metab., 1999, 68, 468-472.
Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra
56
24. Hodnick W.F., Ahmad S., Pardini R.S.: Induction of
oxidative stress by redox active flavonoids. Adv. Exp. Med.
Biol., 1998, 439, 131-150.
25. Han X., Shen T., Lou H.: Dietary polyphenols and their
biological significance. Int. J. Mol. Sci., 2007, 8, 950-988.
26. Bruno R.S., Leonard S.W., Atkinson J. et al.: Faster plasma
vitamin E disappearance in smokers is normalized by
vitamin C supplementation. Free Radic. Biol. Med., 2006,
40, 689-697.
27. Barceloux D.G.: Selenium J. Toxicol. Clin. Toxicol., 1999,
37, 145-172.
28. Surai P.F.: Natural antioxidants in avian nutrition and
reproduction. UK. Nottingham University, 2003.
29. Peters U., Foster C.B., Chatterjee N. et al.: Serum selenium
and risk of prostate cancer - a nested case-control study. Am.
J. Clin. Nutr., 2007, 85, 209-217.
30. Miller E.R.III, Pastor -Barriuso R., Dallal D., et al.: Metaanalysis: high-dosage vitamin E supplementation may
increase all-causa mortality. Ann. Intern. Med., 2005,142,
(1), 37-46.
31. Lonn E., Bosch J., Yusuf S et al..: Effects of long-term
vitamin E supplementation on cardiovascular events and
cancer: a randomized controlled trial. JAMA, 2005, 293,
1338-1347.
32. Iskra M., Majewski W.: Aktywność wybranych enzymów
miedziozależnych oraz stężenia miedzi w ścianie tętniczej
i surowicy krwi w miażdżycy tętnic i tętniakach aorty. Biul.
Magnezol., 2001, 6(4), 536-541.
33. Shen S.Q., Zhang Y., Xiang J.J. et al.: Protective effect of
curcumin against liver warm ischemia/reperfusion injury in
rat model is associated with regulation of heat shock protein
and antioxidant enzymes. World J. Gastroenterol., 2007, 13,
1953-1961.
34. Nishinaka T., Ichijo Y., Ito M. et al.: Curcumin activates
human glutathione S-transferase P1 expression through
antioxidant response element. Toxicol Lett., 2007, 170, 238247.
35. Molina M.F., Sanchez-Reus I., Iglesias I., et al.: Quercetin, a
flavonoid antioxidant, prevents and protects against etanolinduced oxidative stress in mouse liver. Biol. Pharm. Bull.,
2003, 26, 1398-1402.
36. Tan D.X., Chen L.D., Poeggeler B. et al.: Melatonin: a
potent, endogenous hydroxyl radical scavenger. Endocr. J.,
1993, 1, 52-60.
37. Gitto E., Tan D., Reiter R. J. et al.: Individual and synergistic
antioxidative actions of melatonin: studies with vitamin E,
vitamin C, glutathione and desferrrioxamine (desferoxamine)
in rat liver homogenates. J. Pharm. Pharmacol., 2001, 53,
139.
Adres do korespondencji:
Zakład Chemii Ogólnej UM
ul. Grunwaldzka 6
60-780 Poznań
Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka
57